花鈴期干旱脅迫對棉花光合特性的影響

戴茂華　岳秀琴 劉麗英 王廣才 王雪征 吳振良

摘要 [目的]為了研究花鈴期干旱脅迫對棉花葉片光合參數指標的影響。[方法] 以4份不同類型棉花品種為試驗材料，在人工模擬干旱棚內進行花鈴期干旱脅迫，研究棉花葉片葉綠素含量、氣孔導度、蒸騰速率和凈光合速率等光合性狀的變化。[結果]花鈴期干旱脅迫使棉花葉片葉綠素含量、氣孔導度、蒸騰速率和凈光合速率均降低，但不同品種下降幅度不同，抗旱性強棉花品種的葉片氣孔導度、蒸騰速率降幅較大，而葉綠素含量和凈光合速率降幅較小。[結論]該研究可為抗旱種質資源鑒定和抗旱育種提供理論依據和技術參考。

關鍵詞 棉花；干旱脅迫；花鈴期；光合特性

中圖分類號 S162.5 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-004-02

棉花是我國重要的經濟作物[1]。花鈴期是棉花一生中肥水需求的關鍵時期[2-4]，此期水分虧缺對棉花生產發育的影響尤為明顯[5-7]。當前，花鈴期季節性干旱已成為危害棉花生產的主要自然災害，嚴重降低棉花產量和品質[8-10]。因此，加強對花鈴期干旱脅迫下棉花光合性狀研究具有重要的現實意義。前人關于干旱脅迫下棉花光合性狀的變化也做過一些研究，但具體針對花鈴期干旱脅迫條件下的研究報道很少。Hatmacher等[11]研究發現，抗旱棉花種質材料抵御干旱的途徑是加大氣孔阻力，降低蒸騰強度。馬富裕等[12]研究表明，花鈴中期水分虧缺導致群體光合速率比適水下降42.2%，皮棉產量減少741 kg/hm2。以不同類型棉花品種為材料，筆者利用干旱棚人工模擬控水試驗，設置干旱脅迫和正常澆水2個處理，通過對花鈴期干旱脅迫和對照的一系列光合性狀指標的對比分析，明確棉花花鈴期光合性狀與抗旱性的關系，以期為抗旱種質資源鑒定和抗旱育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為衡優12、邯雜306、冀棉958和中177 4個棉花品種，其中衡優12由河北省農林科學院旱作農業研究所選育，邯雜306和冀棉958分別為河北省棉花區試雜交組和常規組的對照品種，中177來源于中國農科院棉花研究所抗逆鑒定研究室。

1.2 試驗設計與處理

試驗于2012年在河北省農林科學院旱作節水農業試驗站人工干旱棚內進行。試驗采用隨機區組設計，3次重復，3行區，行長5 m，行距0.7 m，小區面積10 m2。試驗設花鈴期干旱脅迫和正常澆水2個處理。花鈴期干旱脅迫處理（Tr）為播種后至花鈴期不再灌水；正常澆水處理（CK）為全生育期滿足水分供應。

1.3 測定項目與方法

在棉花花鈴期（8月15日），選取葉片展開完全的倒2葉，測定各項指標，重復3次。用CCM200手持式葉綠素測定儀，測定棉株主莖倒2葉葉片的葉綠素相對含量。

在晴天上午9：00～11：00用LI6400光合儀，測定棉株主莖倒2葉葉片氣孔導度、蒸騰速率和凈光合速率。

10月25日以小區實收籽棉計產。

1.4 數據處理

運用SAS9.0軟件進行數據處理和統計分析。依據小麥抗旱性鑒定評價技術規范中的抗旱指數（DI），對供試材料進行抗旱性鑒定[13]。

指標相對值=品種旱處理的指標值/相應品種對照處理的指標值[14]

式中，GYS.T為某品種干旱脅迫處理下的產量；GYS.W為某品種正常澆水處理下的產量；GYCK.T為對照品種干旱脅迫處理下的產量；GYCK.W為對照品種正常澆水處理下的產量。試驗中，以中177作為抗旱性鑒定的對照品種。

2 結果與分析

2.1 花鈴期干旱脅迫對棉花葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用的重要物質[8]。干旱導致葉片葉綠體結構破壞，葉綠素含量降低[15]。由圖1、表1可知，4個棉花品種在花鈴期干旱脅迫處理下葉綠素含量均低于對照，但不同品種下降幅度不同。抗旱性強的品種葉綠素含量降幅較小，葉綠素含量相對值為0.88～0.95，葉綠素含量變化量從大到小依次為邯雜306>中177>冀棉958>衡優12。

2.2 花鈴期干旱脅迫對棉花葉片氣孔導度的影響

氣孔調節是作物控制水分蒸發的重要方式。干旱脅迫可導致氣孔關閉以減少水分散失[16-18]。由圖2、表1可知，4個棉花品種在花鈴期干旱脅迫處理下氣孔導度均低于對照，但不同品種的下降幅度不同。抗旱性強的品種氣孔導度降幅較大，氣孔導度相對值為0.58～0.84，氣孔導度變化量從大到小依次為衡優12>冀棉958>中177>邯雜306。

2.3 花鈴期干旱脅迫對棉花葉片蒸騰速率的影響

蒸騰是植物體內水分消耗的主要方式[19-20]。在干旱脅迫條件下，植物通過降低蒸騰速率來減少體內水分丟失以抵御抗旱[11]。由圖3、表1可知，4個棉花品種在花鈴期干旱脅迫處理下蒸騰速率均低于對照，表明干旱脅迫處理下棉花葉片蒸騰速率降低。抗旱性強的品種蒸騰速率降幅較大，蒸騰速率相對值為0.68～0.92，蒸騰速率變化量從大到小依次為衡優12>冀棉958>中177>邯雜306。

2.4 花鈴期干旱脅迫對棉花葉片光合速率的影響

光合作用是植物生長和產量形成的生理基礎[19]。植物光合速率在干旱環境中會受到明顯的抑制作用[21]。由圖4、表1可知，4個棉花品種在花鈴期干旱脅迫處理下光合速率均低于對照，表明旱脅迫處理下棉花葉片光合速率度降低。抗旱性強的品種光合速率降幅較小，光合速率相對值為0.93～0.96，光合速率變化量從大到小依次為邯雜306>中177>冀棉958>衡優12。

3 討論與結論

棉花的抗旱性是一個復雜的性狀。在干旱脅迫條件下，棉花會通過改變其形態特征和光合生理特性來適應干旱環境[22-23]。棉花在不同生育時期對水分的需求量不同，抵抗干旱脅迫的內在機制也有所不同[24]。在花鈴期干旱脅迫下，抗旱性強的棉花品種葉片氣孔導度和蒸騰速率降幅較大，水分丟失減少，能更好地減輕旱脅迫傷害；抗旱性強的棉花品種葉片葉綠素含量和光合速率降幅較小，能夠維持較高的光合作用以取得更高的產量。花鈴期是棉花產量形成的關鍵期。搞好花鈴期光合性狀指標監測，可為抗旱種質資源鑒定和節水灌溉措施的制定提供理論指導和數據支撐。

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